西北【běi】电【diàn】力设计院新能源开发分【fèn】公司主任工程师兼设总【zǒng】王莹玉女士主要负责【zé】可再【zài】生能源的开发【fā】和执行，并且主持玉门花海【hǎi】、酒泉等地区的光热【rè】规划【huá】，在【zài】光热及多能互补领域【yù】经【jīng】验非【fēi】常丰富【fù】。
在此【cǐ】前召开的CSP Focus光热发电创新大会上，王总发表了【le】题【tí】为“基【jī】于太阳能光热发电的多能互【hù】补方式探讨【tǎo】”的专题报告【gào】，以【yǐ】下【xià】为具【jù】体内容【róng】分享：
主要是从几个方【fāng】面来跟大家分【fèn】享：一是为什么要建多能互【hù】补这样的【de】一【yī】个项目【mù】，由【yóu】什么来决定的【de】，多能互补系统到底包含了【le】什么?意义在哪里?光热电站在这个【gè】系统里【lǐ】面主要起哪些【xiē】作用?第二是【shì】多能互补系统的含义。三是光【guāng】热电站在多能【néng】互补【bǔ】系【xì】统中的作【zuò】用。
第一，为什么要建多能互补项目?
首先由国【guó】家能源结构的调【diào】整、化石能源的不可持【chí】续【xù】性【xìng】决定的，我们国家化石能【néng】源占比比【bǐ】较高，化石能源我们知道它【tā】是不可持续的、不【bú】可再生的【de】，它在【zài】一【yī】次能源消费中的占比决定了我们国【guó】家能源转型的迫【pò】切性，也就是说提高可再生能【néng】源比例【lì】迫【pò】切性。同时【shí】在化石能源的【de】占比比较【jiào】高的情况【kuàng】下【xià】，环境问题比较突出【chū】，所以催生我们提高可再生能【néng】源比例的要【yào】求。
其【qí】次，我们国家单位GDP的能【néng】耗远没有达到世界的平均水平，同【tóng】时【shí】跟【gēn】发达【dá】国家的【de】水平差别比较大【dà】。我们国家【jiā】在巴黎协定里【lǐ】面【miàn】对将【jiāng】来低碳、绿【lǜ】色、发展的政策上要求，所以这就【jiù】呼吁着我们要发【fā】展可再生的清洁能源【yuán】。
那么我们国家能源结构发展趋势是什么呢?
我们国家的非化【huà】石能源根【gēn】据【jù】《能源生产和消费革命战略2016到2030》的【de】战略里面，从我们【men】国家情况【kuàng】看【kàn】，我们【men】国家确定目【mù】标是【shì】在2030年非【fēi】化石能源【yuán】占一【yī】次【cì】能源消【xiāo】费比【bǐ】重达到20%。也就是说我们能源结构发展趋势就是发【fā】展可再生的清洁、低碳的能【néng】源。
这是我们国家【jiā】截止2017年统【tǒng】计出【chū】来的新【xīn】能【néng】源，刚才说的是可【kě】再【zài】生能源里面含有水【shuǐ】能，统计【jì】出来2017年【nián】新【xīn】能源发展累【lèi】计装机仅【jǐn】仅是风电和光伏，截【jié】止2017年我们国家风电和光伏总装【zhuāng】机容【róng】量占到全国电源总装机17%，尤其是“十三五”头两年，也【yě】就【jiù】是2016年以来的连续两年【nián】，我【wǒ】们国【guó】家风【fēng】电和光伏新增装机首次超过【guò】了火电【diàn】新增【zēng】装机。
新【xīn】能源发电量占比【bǐ】持【chí】续走高，持续走高同时带来了一个问题【tí】，由于我们国家【jiā】的电力结构70%以煤电为主，煤电【diàn】的调【diào】峰能力有一定限制【zhì】，所以带来我们国家比较严【yán】重的弃【qì】风、弃光的现象。可【kě】以【yǐ】看【kàn】到虽然新【xīn】能源发电【diàn】现在装机已经达【dá】到了17%，但是新【xīn】能源在2017年【nián】发【fā】电【diàn】量只占总发电量的6.6%，可以看【kàn】出【chū】来【lái】年利用小时风电和光伏比较低【dī】。
右下【xià】角这张图是2017年我们国家电源结构，可【kě】以【yǐ】看出【chū】来【lái】火电占了62%，依然【rán】是比重最【zuì】大的一种能源形式，水电【diàn】是【shì】19%，风电和光伏加在一起是【shì】17%，还有一些核电，光热装机比较【jiào】小，可能【néng】不【bú】太能够显出【chū】它的重要【yào】性【xìng】。
因为大【dà】力发展【zhǎn】了【le】风【fēng】电【diàn】和光【guāng】伏【fú】以后，同时水电、气【qì】电一些调峰比较灵【líng】活的电源形式【shì】容量占比比较小带来了弃风弃光问题的严重性，同时造成弃【qì】电还有一个重要的原因就是，从这张图上可以看到我【wǒ】们国家的资源条件，我们可以看得到绿【lǜ】色部【bù】分【fèn】是【shì】我【wǒ】们国家【jiā】风【fēng】能、水能和太【tài】阳能比较富集【jí】的地区，基本【běn】上分布在西部和【hé】北部【bù】，我们国家的【de】负荷重心是在中东部【bù】，也就是经济发【fā】达地区【qū】。
新能源【yuán】发展的【de】初期时候肯定是在资源【yuán】最好的地方【fāng】发展，也【yě】就是说在西北部集约型的发展，同时带来了比较严重的弃风、弃【qì】光。紧接着进入发展阶段的【de】时候重心移【yí】到了中东部【bù】，进行【háng】了分布【bù】式能源的开发。但是因为中【zhōng】东部的资源【yuán】其实有【yǒu】限，包括风能【néng】、水能和太【tài】阳能，所以大【dà】规模【mó】的【de】大基地【dì】的新【xīn】能源风电和光伏的开发【fā】一定是【shì】在我们的西【xī】北【běi】部地区。
西北部地区资源丰富，但是【shì】负荷又比较【jiào】低，无法就地消纳，所以【yǐ】就造成了就地【dì】消纳不能够【gòu】满足要求【qiú】就造成了【le】弃【qì】，就要【yào】外【wài】送。由于【yú】我们资源与负荷分配地域不均衡性，造成现【xiàn】在【zài】国家的西电【diàn】东送，南【nán】电【diàn】北供的【de】电力【lì】发展基【jī】本格局。那么外送电【diàn】源仅【jǐn】靠风电【diàn】、光伏电【diàn】源组成，由于他【tā】的可调【diào】能力差、仅有电量效应而无电力效应，不能作为外送通道的支撑电【diàn】源，由此也就催生出【chū】我们【men】要【yào】进【jìn】行多种能源【yuán】互补的外【wài】送通道的电源组成结构。
我【wǒ】们这些【xiē】特高【gāo】压外送通【tōng】道从青海、甘肃【sù】、新疆向中东部地区送电的时候，出现了【le】一个基荷【hé】电源选择问题，常规【guī】用【yòng】煤电【diàn】作为基荷电源【yuán】，作为主力电源【yuán】外送通道里面。酒湖直流当【dāng】时要新建四【sì】台100万的燃煤机【jī】组，网间调度200万的【de】燃煤机组，这【zhè】样作为【wéi】主【zhǔ】力电源【yuán】搭载风电、光伏等可再生能源外送，就是【shì】酒泉的【de】新能源基地的风电和光【guāng】伏的外【wài】送【sòng】。因为是2017年【nián】去年【nián】投运，截止到目前为止，这条外送通道的设计【jì】能力【lì】是800万千瓦，截止【zhǐ】目前仅仅能够送到200万千瓦。
这【zhè】里面有很多【duō】问题，一个是风电机组【zǔ】暂态压升【shēng】不能满足现在直流换向失败以【yǐ】后【hòu】造【zào】成的电压抬升【shēng】。还【hái】有【yǒu】一个【gè】问题是河【hé】西走【zǒu】廊网架瓶颈使送【sòng】出受限，整个河西【xī】地区的网间调度还不是【shì】能够支撑【chēng】酒【jiǔ】湖直流送电的可【kě】靠性。经过【guò】一系列的改【gǎi】造【zào】，预计到2020年【nián】能【néng】达到400万，也就是这个时候依然不能达【dá】到线路送出【chū】的设【shè】计能力。还【hái】有一个原因就是除了刚才我说的那两条原因【yīn】，还【hái】有一条是【shì】我们现【xiàn】在【zài】的煤电的停建和缓【huǎn】建。四【sì】台100万机组，新建的【de】两台，还有缓建的两台，后面缓建【jiàn】的这两台还不知道什么时【shí】候能建【jiàn】，这时候搭载【zǎi】的主力电源就会缺失。
光热电【diàn】站在这里面是否可以起到这【zhè】样【yàng】一个【gè】作用，这也是我们讨论不【bú】同的能源【yuán】形【xíng】式【shì】之间优【yōu】势互补的一【yī】个比较重要的原因。
这是我们【men】国家随着可【kě】再生能【néng】源【yuán】的【de】发展出【chū】现的一系列的问题，我们国家能源【yuán】局【jú】综合司2016年就【jiù】提出来了一种新型【xíng】的【de】能源开发模式，关于申报多【duō】能互补集成优化示范工程的一个通知，2017年【nián】国家【jiā】能源【yuán】局公布首批的多能【néng】互补示【shì】范项目，一【yī】共有23个【gè】项目，其【qí】中有6个项目我【wǒ】们有幸参与了。
第二，多能互补系统的含义。
整个电力系统结构决定【dìng】了【le】我们电【diàn】力【lì】系统一边【biān】有电【diàn】源，中间有电【diàn】网，另外一侧是需求侧，也就是负荷【hé】侧，多能互【hù】补因为这样的【de】电力系统结构可以分成两种类型，一种是【shì】在供给侧，供给侧就是电【diàn】源侧，风、光、水、火、储，各种电源【yuán】形【xíng】式【shì】的多能优势互补。另【lìng】外一【yī】种是终端【duān】，在用能侧，用【yòng】水、用电、用【yòng】气，热电冷气等等的一些能源阶梯【tī】化【huà】利用，这样【yàng】子【zǐ】可以提【tí】高我们能【néng】源的能耗水平，也就是可以使【shǐ】我们国家的单【dān】位GDP的能耗水平进一步的降低【dī】，这是两种类型的多能【néng】互补形【xíng】式。
说到多能互补的要素，我们知道多能互补有源、有网、有荷，怎么把【bǎ】这【zhè】些【xiē】东西串【chuàn】联起来，耦合【hé】起来，把这些东西【xī】集成起来那就需要储【chǔ】，储【chǔ】能是【shì】可【kě】以把【bǎ】各种电源耦合起来，或者把各【gè】种【zhǒng】负荷耦【ǒu】合起【qǐ】来，而且电网侧也可以加【jiā】一些储【chǔ】能作为调峰作【zuò】用的工具。
多能互补集成系统里面技术发展趋势【shì】，这【zhè】里面我说的是电源侧，在电【diàn】源侧【cè】多能互补技术【shù】发展趋【qū】势，主要【yào】是如何来配比各【gè】种电源类型的容量，也就【jiù】是说风光水火储要【yào】进【jìn】行优化，模【mó】拟计【jì】算出模型，这【zhè】样搭配出【chū】一个更【gèng】合理【lǐ】的、更【gèng】优的多能【néng】互补的模型。还有【yǒu】一个比较【jiào】重【chóng】要的，整个多能互补系统【tǒng】里面优化调度和控制技【jì】术，这是目前为【wéi】止我们亟待解决和发展【zhǎn】的一个【gè】技术【shù】发展方向。
第三，光热电站在多能互补系统中的作用。
今天早【zǎo】上【shàng】包括下午一直在说光热电站的调【diào】峰作用，光热电【diàn】站恰【qià】恰【qià】是因为【wéi】它有了储热系统，具备这样的调峰【fēng】能力，所以光【guāng】热发电可以在【zài】我们多能互补系统里面【miàn】起到一个【gè】主【zhǔ】力电源的身【shēn】份。
这张图有【yǒu】很多嘉宾都【dōu】在分享，这【zhè】是我们根据DNI值【zhí】模拟出来【lái】的一个塔式【shì】熔盐的出【chū】力特性【xìng】，包【bāo】括储热量和光学效率【lǜ】等，可以看到黑虚线是储罐【guàn】的储热容量，其实在没有【yǒu】储满的时候【hòu】完全可以进行调峰【fēng】，储满以后进【jìn】行调峰可能就弃光了，这是今【jīn】天下午一直在说的【de】问题【tí】。光热电站可以【yǐ】根据不同的【de】系统运行情况，可以【yǐ】进行降【jiàng】出力调峰，这是没有【yǒu】任何问题【tí】的【de】，同时【shí】启停调【diào】峰成本【běn】比较低，仅【jǐn】仅消耗一些【xiē】电量，有一【yī】些天【tiān】然气的气量，同时还可以进行平移调【diào】峰，削峰填【tián】谷，光伏大【dà】发的时候储起来，这样【yàng】进【jìn】行一个平【píng】移调峰。
多能【néng】互【hù】补系统【tǒng】里面不仅仅局限于光热，整个多能互补【bǔ】系统起耦合【hé】作用的【de】储能系统，现在常【cháng】见【jiàn】的储能系统有机械【xiè】类和电【diàn】化学类【lèi】的储能，在【zài】我们【men】国家储能系统占【zhàn】比比较高的【de】是抽水蓄能，虽然它具有调节容量比较大，调节速度比【bǐ】较快，这是一个优【yōu】势，同时它又受【shòu】地域和径流量的影响，不是【shì】我【wǒ】们想【xiǎng】在哪【nǎ】里【lǐ】建就可以建的。
电化学储能，这几年发展势头还【hái】是【shì】比较快的。这里面电化学储能【néng】有两种类型，一种可以【yǐ】作【zuò】为【wéi】功【gōng】率型的电池，这样【yàng】子它有两【liǎng】个作用，一个【gè】可以【yǐ】放在【zài】光伏或者风电的电源点，可【kě】以使我光【guāng】伏和风电的【de】出【chū】力曲线进【jìn】行平滑，这【zhè】样子可【kě】以更好的适应调度对我的出力【lì】电能【néng】质【zhì】量【liàng】的【de】要求。还【hái】有一个就是【shì】可以【yǐ】削峰【fēng】填谷，放在电网也好，放在电源点也好，可以吸纳一部分的弃电。但是电池【chí】一个是目【mù】前成本比较【jiào】高，再一个可能五到七年要更换一次，这样大规模的被【bèi】我们【men】电站淘汰【tài】掉的电池将来怎么【me】回收利用，这将来也是一【yī】个比较严重【chóng】的【de】问题。
压【yā】缩【suō】空气储【chǔ】能，目前压缩空【kōng】气【qì】储能一个【gè】是成本造价问题，而且并没有大规模、大容【róng】量的应用，仅【jǐn】仅【jǐn】是一些实验室【shì】，或者是【shì】一些示【shì】范电站小容【róng】量的应用，应用【yòng】不是很成熟。光热电站储能【néng】系统，早上大家【jiā】介绍【shào】了很多，目前为止【zhǐ】主要的储能系统依然是熔盐储能系统。
从电源【yuán】测研【yán】究【jiū】多种【zhǒng】电源互补【bǔ】形式，这是一【yī】个实际【jì】案例，目标是可【kě】以使多种【zhǒng】能源组【zǔ】合【hé】的【de】出力对电网造成调峰压力最小的一条曲线，从网端看，我认为它就是一个比较好的同【tóng】步机的【de】电源出力。这里面要做优化的时候可能有一些考虑。
首先如果【guǒ】光热电【diàn】站不作【zuò】为调【diào】峰机组，仅仅作【zuò】为单一电源【yuán】，那我们的储能容量、储能时【shí】长都是【shì】按照【zhào】度电成本最优来控制的。但是这【zhè】样不能发【fā】挥光热【rè】电站在多能【néng】互【hù】补中的优势。
如果光热电站作【zuò】为调峰【fēng】电源，在多能互补系【xì】统里进行应用，我们可能【néng】不【bú】仅【jǐn】仅考虑单【dān】一的【de】某一个电源，我们要从【cóng】整个系统，也就是说从整个风电、光伏【fú】，整个系统【tǒng】里所有电源的【de】角度整体【tǐ】来考【kǎo】虑我们这【zhè】个电站的经济【jì】性，当然是在保证我们【men】技术可【kě】靠、安全【quán】运行的前提下，我们要根【gēn】据当地的【de】资源情况，比【bǐ】如说我现在是风电光【guāng】伏+光热+电储能，我们就要搜【sōu】集这个地【dì】区同时段【duàn】、同【tóng】时【shí】刻风资【zī】源【yuán】，还要【yào】有总【zǒng】辐射资源，DNI等，把同时刻资源收集【jí】起来这样才可以知【zhī】道所【suǒ】有电源在同一时刻每一年8760个小时【shí】的出力【lì】，这样子就知道在【zài】电源耦合上我们最后【hòu】会耦合出【chū】什么样的出力。同【tóng】时还要考虑负荷的情况，负荷对我的要求【qiú】是什么样子，这【zhè】样子【zǐ】综合考虑【lǜ】才可【kě】以出【chū】来整个多【duō】能互补系【xì】统里面【miàn】各【gè】个电源【yuán】的容量配比。
各个电源容【róng】量配比，在【zài】考虑【lǜ】技【jì】术的【de】前提下还【hái】要【yào】考虑【lǜ】经济性，目前还有两种方式，一种是按照风电、光伏、光热【rè】现【xiàn】行的标杆电价来做，我们知【zhī】道光热【rè】电【diàn】价比较高，风电和光伏电价可能略【luè】微低一些，这样会整【zhěng】体考虑一【yī】个收【shōu】益，就是满足【zú】技术可【kě】行的【de】情【qíng】况下，以【yǐ】这样的经济模型我们去配我们的风【fēng】电【diàn】、光伏和光热的【de】容量。还有一种是我【wǒ】整个多能互【hù】补基地看成一个整【zhěng】体，做出一【yī】个综合电价来【lái】，这样才【cái】能【néng】真正体现【xiàn】出我的综合能【néng】源供应的这么一个理【lǐ】念【niàn】。这个时候可能【néng】在储热容量优化【huà】上就有一个【gè】想法【fǎ】，因为【wéi】我们知道光热电站整个集【jí】热系【xì】统【tǒng】投资占比比较高，我【wǒ】在满足多能互补的电源出力要求基【jī】础上，我们尽【jìn】量的减少镜场的投【tóu】资，这样子【zǐ】可以降低整个多能互补项目整体投资。然后把【bǎ】一部分的光伏风电加大，把【bǎ】我的【de】储能系【xì】统加大，这样我依然可以【yǐ】满足【zú】电网【wǎng】对我出力【lì】的要求，但同时又【yòu】降低了【le】总投资【zī】，也就【jiù】是【shì】说【shuō】我降低了度电成本【běn】。
因为随着我们国家风【fēng】电和光伏现在都是接近于平价上网的大趋势【shì】上【shàng】，光热也【yě】有电价退坡【pō】的趋【qū】势，所【suǒ】以我觉【jiào】得综合【hé】电价【jià】这种经济模型更【gèng】适合【hé】于【yú】将来我【wǒ】们多能互补系统的经济评价的模【mó】型。
这【zhè】是某【mǒu】一【yī】个项【xiàng】目【mù】多能互补一周运行模拟示意图，可以看到整【zhěng】个【gè】系【xì】统里面，这一周的系【xì】统，风、光模【mó】拟以后【hòu】，这个弃电，只有一部【bù】分弃风，光伏光【guāng】热经过储【chǔ】能【néng】系统的能【néng】量搬移以后，只有一部【bù】分弃风，弃风【fēng】量非常小，不可【kě】能满足无弃风，如果无弃【qì】风我的【de】储热系统可能【néng】会配的更大，这【zhè】样是不经济的。
谢谢大家。
